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| Regelungseinrichtung für Dampfkraftanlagen |
Dampfkessel können nur vorübergehend überlastet werden, da die ansteigenden Feüerraumtemperaturen
das Mauerwerk und die Roste gefährden. Aus diesem Grunde kann mittels der selbsttätigen
Feuerregelung eine Anpassung der Dampferzeuger an die- Belastungsverhältnisse lediglich-
in bestimmten Grenzen erfolgen. Man verwendet daher zur Entlastung der Dampfkessel
Wärmespeicher. Rechnerische Ermittlungen haben jedoch gezeigt, daß die Aufstellung
von Gefällespeichern nur dann vom wirtschaftlichen - Stand-Punkt gerechtfertigt
ist,, falls die Zeitdauer der über den mittleren Dampfverbrauch' liegenden Dampfverbrauchsspitzen
q. bis 6 Stunden nicht übersteigt.
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Um -nun -eine wirtschaftliche Basis für die Dampferzeugung in Spitzenkraftwerken
auch darin zu erhalten, wenn die Spitzenlast. über die vorstehend angegebene Zeitdauer
hinausgeht, soll gemäß der vorliegenden Erfindung nur ein- Teil der Mehrlast durch
Dampfentnahme aus einem - Gefällespeicher gedeckt werden, während- :die vollkommene
Übereinstimmung von Dampfbedarf und Dampferzeugung entsprechend den restlichen Dampfv
erbrauchsänderungen durch Anpassung der Feuerführung , mittels Feuerregler. erzielt
wird. Auf diese Weise braucht der Speicher nicht für die .gesamte Spitzenlast- ausgelegt
zu werden, wodurch sich das Anlagekapital erheblich verringert und der Gesamtwirkungsgrad
der Dampfkraftanlage -entsprechend steigt. Zur Ausübung des geschilderten Regelverfahrens
wird vorgeschlagen,' daß bei Dampfkraftanlagen mit Hauptkraftmaschinen und durch
Speicherdampf betriebenen Speicherdampfkraftmaschinen durch einen Lastregler bei
Überlast die Speicherentladeventile in dem Maße geöffnet werden, daß nur ein Teil
der überlast den Speichermaschinen zugewiesen wird und daß der den Hauptmaschinen
aufgedrückte Teil der Überlast- auf die Teuerungsregler im Sinne einer stärkeren
Dampferzeugung einwirkt.
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Nach der weiteren Ausgestaltung der Erfindung soll die Lastverteilung
auf die beiden Kraftmaschinengruppen -in Abhängigkeit von den Belastungsänderungen
in einem ganz bestimmten gegenseitigen Verhältnis erfolgen. Hierdurch wird der besondere
Vorteil erzielt, daß man -vorübergehend die Kessel stärker belasten kann, weil die
Fenerraumteinperaturen bei kurzzeitiger Überlast keine unzulässigen Werte annehmen,
da man. es in 'der Hand hat, die Leistungssteigerung der Kessel an= Hand der vorher
bestimmten Belastungskurve rechtzeitig abzudrosseln und den überlastanteil der Speicherturbine
entsprechend zu vergrößern.
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In der Zeichnung ist der Gegenstand der Erfindung beispielsweise dargestellt.
" Abb. i
zeigt hur näheren Erläuterung des Leitgedankens der- -vorliegenden--Erfindung
ein Belastungsdiägramtn, während Abb. a ein Ausführungsbeispiel wiedergibt.
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Die Linie A B C D E gibt beispielsweise den Verlauf der Belastung
eines Kraftwerkes in einer beliebigen Zeitdauer wieder. Steigt die Belastung von
dem mittleren Wert A auf den Spitzenbedarf B, so bewirkt die Regelung, daß die mit
Speichern zusammenarbeitenden Kraftmaschinen eine_ Energieerzeugung entsprechend
der Fläce A B F übernimmt. Die Belastung der übrigen Maschinen wird derart
gestaltet, daß die Energieabgabe der Fläche A F G entspricht, -wodurch gleichzeitig
eine Änderung der Feuerführung der Dampferzeuger gemäß der Linie A F erfolgt. Die
Regelungseinrichtung kann auch so getroffen werden, daß die Belastung der mit Speichern
zusammenarbeitenden Maschinen zu den übrigen-Kraftmaschinen in einem vorher bestimmten
Verhältnis gestaltet wird.
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Der Vorteil der vorgeschlagenen Regelungseinrichtung besteht darin,
daß man nicht wie bisher die gesamte Spitzenlast durch Speicherdampf deckt, sondern
einen Teil des Mehrdampfbed'arfes - durch zeitweise` Überlastung -der Kessel erzeugt,
wodurch ermöglicht wird, das in 'Spitzenkraftwerken erforderliche Speichervolumen
zu verringern.
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In Abb. z ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wiedergegeben.
Mit a ist ein Dämpferzeuger, mit b eine Hochdruckleitung bezeichnet, an welche mittels
einer Rohrleitung-e ein Speicher d angeschlossen ist: In der 'Leitung c ist ein
Überströmventil i eingebaut, das in Abhängigkeit 'vom Dämpfdruck in der Hochdruckleitung
b und vom Speicherdruck -gesteuert wird. An der Entladeleitung e des Speichers d
ist eine Spitzenkräftmaschine f angeschlossen, die parallel mit der an das Hochdrucknetz
angeschlossenen- Kraftfnaschine g zusammenarbeitet. Die Brennstoff= und Luftzufuhr
zu dem Dampferzeuger a wird mittels einer selbsttätigen Feuerregelungsanlage h geregelt,
die in Ab-
hängigkeit von der durch d-ie Leitung b hindurchströmenden Dampfmenge
beeinflußt wird. Die Entladung des Speichers d geschieht durch Betätigung einer
Ventilvorrichtung k; die mit dem Kraftkolben L verbunden ist. - Die Bewegung
des - Kraftkolbens wird durch die Änderung der Stellung des Strahlrohres m bewirkt,
welches unter dem Einfluß eines von der Belastung des. Kraftwerkes abhängigen Meßgerätes
n sowie Dampfmessers o- steht. Die Verstellkraft, die von dem Lastreglern auf das
Strahlrohr einwirkt, kann mittels eines Steilschiebers verändert. werden. Ferner
ist zwischen der Membran o und dem Strahlrohr m ein Verstellschieber q vorgesehen,
welcher ermöglicht, den Einfluß der Nachführung auf die Regelanordnung beliebig
zu verändern.
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Die Wirkungsweise der Regelanlage gestaltet sich wie folgt: Steigt
die Belastung des Kraftwerkes über den mittleren Kraftbedarf, so bewirkt der Lastreglern
eine Bewegung des Strahlrohres m ' nach rechts. Hierbei strömt Drucköl aus dem 5trahlfohr
m ziim Kraftzylinder, wodurch eine Linksbewegung des Kraftkolbens l eintritt. Das_
Ventil k öffnet, und es strömt Dampf aus dem Speicher d der Kraftmaschine
f zu.
Der Differenzdruck, der in der Dampfleitung e eingebauten Drosselscheibe
beeinflußt die- Membran o derart, daß sie eine dem Lastregler entgegengesetzt wirkende
Kraft auf das Strahlrohr f ausübt. Wenn nun die vom Regler gegebene Anregung der
Meßgröße für die Veränderung der Leistung erfüllt ist, so- geht das Strahlrohr in
die Mittellage zurück, da die vom Dampfmesser o und vom Lastregler n ausgeübten
Kräfte auf das Strahlrohr m sich gegenseitig aufheben. Mit-. tels der Steilschieber
p und q kann erreicht werden, daß die vom Lastregler n gegebene Meßgröße beliebig-
verändert werden kann. Steigt z. B. die Belastung einer Kraftzentrale von io ooo
auf 15 öoo kW, so wird beispielsweise durch die Steilschieber p und q die
Lastaufnahme der Speicherturbine derart beeinflußt, .daß letztere lediglich eine
Mehrbelastung von beispielsweise 3000 kW erhält. Hierdurch wird selbsttätig
die noch fehlende Last =von der Maschine g übgrnommen, deren Dampfzutritt unter
dem Einfluß des Drehzahlreglers steht. Bei steigendem Dampfbedarf der: Maschine
g greift gleichzeitig die selbsttätige Feuerregelung ein, da letztere von der durch
die Leitung b hindurchströmenden ' Dampfmenge beeinfluß.t wird.
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Sinkt die Belastung unter den mittleren Kraftbedarf, so ist die Maschine
f außer Betrieb.' Lediglich die Maschine g arbeitet entsprechend der eingetretenen
Minderlast. In diesem Betriebsfalle öffnet das Überströmventil i des' Speichers
d, :wodurch letzterer die überschüssige Dampfmenge aufnimmt. Die Feuerregleranlage
.bewirkt hierbei eine Dampferzeugung entsprechend dem mittleren Dampfbedarf der
Kraftanlage. Ist nun der Speicher voll aufgeladen, so greift der Grenzregler ein
und schließt das überströmventil. Die' durch die Hochdruckleitung strömende Dampfmenge
wird hierbei verringert, was zur Folge hat, däß die FeüerAgleranlage die Feuerung
dämpft. Damit nach Beendigung des Ladevorganges des Speichers keine plötzliehe Änderung
in, der Dampferzeugung verursacht
wird, kann die Feuerregleranlage
mit einer Zusatzbeeinflussung vom Speicherdruck ausgeführt werden.
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Die Arbeitsweise der Regleranlage während einer Minderlastperiode
ist in Abb. i wiedergegeben. So entspricht die Linie C D( E der Belastung
der Kraftmaschine g und die punktierte Linie C H T sinngemäß der Dampferzeugung.
Die Nachführung o kann man auch mit Rücksicht auf das von der Maschine f zu verarbeitende
veränderliche Wärmegefälle mit einer Korrekturbeeinflussung, die in Abhängigkeit
vom Speicherdruck steht, versehen. Ferner kann auch die Lastverteilungseinrichtung
an der Maschine g angeordnet sein, wobei der Dampfzutritt zu der Maschine f durch
einen Drehzahlregler gesteuert wird. Es könnte auch die Betätigung der Lastverteilungseinrichtung
mittels einer Wheatstonschen Brücke geschehen.